模電課程設(shè)計(jì)-溫度指示器

18/18鄭州科技學(xué)院《模擬電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)題目溫度指示器 學(xué)生姓名xx專業(yè)班級2012級電氣工程及其自動化班學(xué)號2012470xx院（系）電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師xx完成時間2014年5月23日目錄TOC\o"1-3"\h\u1課程設(shè)計(jì)的目的 32課程的任務(wù)與課程設(shè)計(jì)要求 錯誤！未定義書簽。2.1課程的任務(wù) 32.2課程設(shè)計(jì)要求 33設(shè)計(jì)方案和論證 錯誤！未定義書簽。3.1設(shè)計(jì)方案 33.2設(shè)計(jì)方案及論證 34電路工作原理及其說明 34.1電路工作原理 34.2原理圖說明 65硬件的制作與調(diào)試 錯誤！未定義書簽。5.1焊接實(shí)物圖 35.2焊接過程出現(xiàn)的問題 35.3調(diào)試 36總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 16附錄1：總體電路原理圖 17附錄2：元器件清單 181課程設(shè)計(jì)的目的1鞏固和加強(qiáng)“模擬電子技術(shù)”"數(shù)學(xué)電子技術(shù)"課程的理論知識；2掌握電子電路的一般的設(shè)計(jì)方法，了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程；3提高電子電路實(shí)驗(yàn)技能及儀器使用能力；4掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法及十故障排除方法；5通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料.培養(yǎng)同學(xué)們獨(dú)立分析問題和解決問題的能力；6培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。2課程的任務(wù)與課程設(shè)計(jì)要求2.1課程的任務(wù)每當(dāng)季節(jié)交替，氣候變化時，都需要有人告訴你溫度的變化。利用集成放大電路，制作一個溫度指示器，可以隨時陪伴在你的身旁對你‘噓寒問暖’。溫度指示器由放大電路，指示器，溫度感應(yīng)裝置，發(fā)熱元件，比較器組成。此次的溫度傳感器的主要元件為LM324放大電路，LM324發(fā)達(dá)器的基本信息：類型:低功率放大器數(shù)目:4帶寬:1MHz針腳數(shù):14工作溫度范圍:-40°Cto+85°CSVHC(高度關(guān)注物質(zhì)):NoSVHC(18-Jun-2010)封裝類型:DIP-3dB帶寬增益乘積:1MHz變化斜率:0.5V/μs器件標(biāo)號:324工作溫度最低:-40°C工作溫度最高:85°C放大器類型:低功耗電源電壓最大:32V電源電壓最小:3V芯片標(biāo)號:324表面安裝器件:通孔安裝輸入偏移電壓最大:7mV邏輯功能號:324額定電源電壓:+5VLM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖1.1所示：1.1它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。

每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。

由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。2.2課程設(shè)計(jì)要求1、通過對本制作的安裝、焊接、調(diào)試，了解電子產(chǎn)品的內(nèi)部構(gòu)造，訓(xùn)練動手能力，掌握元器件的識別、簡易測試以及整機(jī)調(diào)試工藝。

2.初步掌握一般電子電路設(shè)計(jì)的方法，不斷提高自己各方面的動手等能力。

3.學(xué)會掌握安裝電子線路的基本技能和調(diào)試方法，善于在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。3設(shè)計(jì)方案和論證3.1設(shè)計(jì)方案1.初選電路形式或根據(jù)參考電路確定器件（集成決）類型。根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求指標(biāo).通過查閱有關(guān)資料分析其工作原理;2.畫出電路圖，完成電路各部分指標(biāo)分配；3.設(shè)算各單元電路的參數(shù)和確定各元件的參數(shù)值。如：電阻值額定功率。核算集成電路的有關(guān)電流.電壓等技術(shù)指標(biāo)；4驗(yàn)算電路的技術(shù)指標(biāo)；5對電路工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)（印刷電路板的設(shè)計(jì).元件在板上布局等);6對電路件實(shí)驗(yàn)調(diào)試;7編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告;3.2設(shè)計(jì)方案及論證指示器發(fā)熱元件放大電路溫度指示器指示器發(fā)熱元件放大電路溫度指示器設(shè)計(jì)過程：兩片LM324構(gòu)成8個電壓比較器，當(dāng)+端電壓高于-端電壓時，指示燈亮。R19為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，溫度升高，阻值變小。調(diào)節(jié)R1電位器可使指示燈在規(guī)定溫度下只量一只。R2-R9為分壓電阻。熱敏電阻R19實(shí)物外形圖：當(dāng)用電烙鐵加熱焊接熱敏電阻時，注意保持距離2毫米左右。觀察二極管的明暗數(shù)量，溫度越高亮的法官管的數(shù)量就越多，如果溫度越低就越少。工作電壓為：4.5V。設(shè)計(jì)中需要Multisim軟件。Multisim簡介：Multisim是InteractiveImageTechnologies(ElectronicsWorkbench）公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。為適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，Multisim推出了許多版本，用戶可以根據(jù)自己的需要加以選擇。在本書中將以教育版為演示軟件，結(jié)合教學(xué)的實(shí)際需要，簡要地介紹該軟件的概況和使用方法。Multisim軟件中常用的快捷鍵：快捷鍵

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執(zhí)行仿真關(guān)于過程中所需要的原件，及原件的說明：熱敏電阻是開發(fā)早、種類多、發(fā)展較成熟的敏感元器件．熱敏電阻由半導(dǎo)體陶瓷材料組成，熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料，大多為負(fù)溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線。熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。利用的原理是溫度引起電阻變化．若電子和空穴的濃度分別為n、p，遷移率分別為μn、μp，則半導(dǎo)體的電導(dǎo)為：σ=q（nμn+pμp） 因?yàn)閚、p、μn、μp都是依賴溫度T的函數(shù)，所以電導(dǎo)是溫度的函數(shù)，因此可由測量電導(dǎo)而推算出溫度的高低，并能做出電阻-溫度特性曲線．這就是半導(dǎo)體熱敏電阻的工作原理．熱敏電阻包括正溫度系數(shù)（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻，以及臨界溫度敏電阻（CTR）。發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（As）、磷（P）、氮（N）、銦（In）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，銦鎵氮二極管發(fā)藍(lán)光。電位器（英文：Potentiometer）是可變電阻器的一種。通常是由電阻體與轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組成，即靠一個動觸點(diǎn)在電阻體上移動，獲得部分電壓輸出。電位器的作用——調(diào)節(jié)電壓（含直流電壓與信號電壓）和電流的大小。電位器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——電位器的電阻體有兩個固定端，通過手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動觸點(diǎn)與任一個固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。電位器是一種可調(diào)的電子元件。它是由一個電阻體和一個轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組成。當(dāng)電阻體的兩個固定觸點(diǎn)之間外加一個電壓時，通過轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置，在動觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個與動觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。它大多是用作分壓器，這時電位器是一個四端元件。電位器基本上就是滑動變阻器，有幾種樣式，一般用在音箱音量開關(guān)和激光頭功率大小調(diào)節(jié)，電位器是一種可調(diào)的電子元件。用于分壓的可變電阻器。在裸露的電阻體上，緊壓著一至兩個可移金屬觸點(diǎn)。觸點(diǎn)位置確定電阻體任一端與觸點(diǎn)間的阻值。按材料分線繞、碳膜、實(shí)芯式電位器；按輸出與輸入電壓比與旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系分直線式電位器（呈線性關(guān)系）、函數(shù)電位器（呈曲線關(guān)系）。主要參數(shù)為阻值、容差、額定功率。廣泛用于電子設(shè)備，在音響和接收機(jī)中作音量控制用。4電路工作原理及其說明4.1電路工作原理兩片LM324構(gòu)成8個電壓比較器，當(dāng)+端電壓高于-端電壓時，指示燈亮。R19為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，溫度升高，阻值變小。觀察二極管的明暗數(shù)量，溫度越高亮的法官管的數(shù)量就越多，如果溫度越低就越少。LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用1.1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。4.2原理圖說明圖4-1LM324溫度指示器圖4-1所示電路為LM324溫度指示器，其中LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。電位器R2為保護(hù)電路所設(shè)置。R3至R10皆為分壓電阻，R1為為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，溫度升高，阻值變小。5硬件的制作與調(diào)試5.1焊接實(shí)物圖圖5-1焊接實(shí)物圖5.2焊接過程出現(xiàn)的問題在焊接前沒有整體布局，導(dǎo)致元件放置雜亂，給檢查電路帶來很大麻煩。而且焊點(diǎn)太大，外觀上不好看，影響輸出音質(zhì)。以后在焊接時，一定要認(rèn)真布局好電路，將元件排布整齊，這樣檢查電路和更換元件時會比較容易。焊接技術(shù)還有待提高。焊接過程注意的問題eq\o\ac(○,1)元器件的裝插焊接應(yīng)遵循先小后大，先輕后重，先低后高，先里后外的原則，這樣有利于裝配順利進(jìn)行。eq\o\ac(○,2)在瓷介電容、電解電容及三極管等元件立式安裝時，引線不能太長，否則降低元器件的穩(wěn)定性；但也不能過短，以免焊接時因過熱損壞元器件。一般要求距離電路板面2mm，并且要注意電解電容的正負(fù)極性，不能插錯。eq\o\ac(○,3)焊錫之前應(yīng)該先插上電烙鐵的插頭，給電烙鐵加熱。eq\o\ac(○,4)焊接時，焊錫與電路板、電烙鐵與電路板的夾角最好成45度，這樣焊錫與電烙鐵夾角成90度。eq\o\ac(○,5)焊接時，焊錫與電烙鐵接觸時間不要太長，以免焊錫過多或是造成漏錫；也不要過短，以免造成虛焊。eq\o\ac(○,6)元件的腿盡量要直，而且不要伸出太長，以1毫米為好，多余的可以剪掉。eq\o\ac(○,7)焊完時，焊錫最好呈圓滑的圓錐狀，而且還要有金屬光澤。5.3調(diào)試電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對電路板進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的檢查，以便糾正安裝錯誤。檢查應(yīng)特別注意以下問題：1.元器件引腳之間有無短路。在檢查電路引腳間的有無短路的時候出現(xiàn)了不少的問題。在用萬用表測量的時候真的是處處短路，而有的地方就是處處斷路，為了保證的電路的正確性，只有通過萬用表一條條的線路檢查是否導(dǎo)通，引腳間是否短路。所以本次設(shè)計(jì)實(shí)物的走線用導(dǎo)線和焊錫補(bǔ)了不少，同時為了避免短路很多地方用小刀刮了不少了。2.電源的正負(fù)、負(fù)極性有沒有接反，正、負(fù)極之間有沒有短路現(xiàn)象，電源線、地線是否接觸良好。關(guān)于電源正、負(fù)極問題主要是在本次設(shè)計(jì)中的單電源供電的導(dǎo)線插在功放電路的插座上，在此應(yīng)特別注意在測試極性的時候，應(yīng)注意紅、黑表筆不要弄反。紅表筆接正極，黑表筆接負(fù)極。3.二極管有電解電容極性有沒有接反，集成器件引腳有沒有接錯，集成電路的型號及安插方向?qū)Σ粚?，引腳連接處有無接觸不良等。在安裝的時候我們嚴(yán)格按照測量晶體管的步驟和要求進(jìn)行，用萬用表分別判斷出二極管的陽、陰極；并作了相應(yīng)的標(biāo)注。4.在焊接過程總?cè)菀桩a(chǎn)生虛焊，焊件之間沒有被錫固住,是由于焊件表面沒有清除干凈或焊劑用得太少以及焊接時間過短所引起的。所謂“焊點(diǎn)的后期失效”，是指表面上看上去焊點(diǎn)質(zhì)量尚可，不存在“搭焊”、“半點(diǎn)焊”、“拉尖”、“露銅”等焊接疵點(diǎn)，在車間生產(chǎn)時，裝成的整機(jī)并無毛病，但到用戶使用一段時間后，由于焊接不良，導(dǎo)電性能差而產(chǎn)生的故障卻時有發(fā)生，是造成早期返修率高的原因之一，這就是“虛焊”。產(chǎn)生虛焊的主要原因：1.焊錫質(zhì)量差；2.助焊劑的還原性不良或用量不夠；3.被焊接處表面未預(yù)先清潔好，鍍錫不牢；4.烙鐵頭的溫度過高或過低，表面有氧化層；5.焊接時間太長或太短，掌握得不好；6.焊接中焊錫尚未凝固時，焊接元件松；7.元器件引腳氧化。6總結(jié)通過一周的實(shí)訓(xùn)，學(xué)習(xí)到了很多東西，雖然最終我們的作品沒有成功。但是我們的收獲依然非常豐富。關(guān)于實(shí)驗(yàn)的失敗，我做出了一下的總結(jié)。購買元件的時候沒有認(rèn)真仔細(xì)的挑選以致后來實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)原件不符合標(biāo)準(zhǔn)。最重要的熱敏電阻與滑動變阻